Neutroni in ‘trappola’ per studiare l’Universo dopo il Big Bang

Una nuova misurazione dei neutroni può essere utile per studiare la composizione dell’Universo

L'esperimento ‘UNCtau’ per intrappolare i neutroni

L'esperimento ‘UNCtau’ per intrappolare i neutroni

Ilaria Marciano 16 maggio 2018

Uno studio, condotto da un team di scienziati dell'Università dell'Indiana, potrebbe fornire nuove informazioni sulla composizione dell'Universo immediatamente dopo il Big Bang, attraverso un modo molto accurato per misurare il tasso di decadimento dei neutroni. Il tasso di decadimento dei neutroni - particelle subatomiche senza carica - è un dato significativo, utilizzato per predire la proporzione di idrogeno ed elio presente nell'universo pochi minuti dopo il Big Bang. Questa misurazione influisce anche sui calcoli utilizzati per determinare la velocità con cui gli atomi di idrogeno bruciano all'interno delle stelle.


Attualmente, sono due i metodi utilizzati per isolare i neutroni e calcolare i loro tassi di decadimento: contare il numero di neutroni che rimangono nel tempo dopo essere stati intrappolati all'interno di un contenitore – chiamato il metodo della "bottiglia" - e misurare il tasso di protoni che emergono da un fascio di neutroni generato da un reattore nucleare – chiamato il metodo del "raggio”. Quest’ultimo è considerato da molti scienziati in più accurato mentre il primo rischia di incorrere in errori di conteggio dei neutroni assorbiti nel contenitore, che potrebbero scomparire dal decadimento.


Il nuovo studio, pubblicato su Science, utilizza un contenitore invisibile costituito da campi magnetici e gravità per eliminare il rischio di interferenze da materiale fisico. Di conseguenza, l'esperimento può misurare la durata di un neutrone con un alto livello di precisione. “Un neutrone potrebbe tecnicamente vivere all'interno della nostra trappola per tre settimane, un periodo molto lungo che ci permette di effettuare misurazioni molto accurate”, afferma Chen-Yu Liu, il principale autore dello studio. “L'uso di una ‘trappola magneto-gravitazionale’, in cui la carica e la massa magnetica dei neutroni impedisce loro di sfuggire al loro contenitore, rende anche più facile misurare i neutroni considerando che la bottiglia è ‘senza coperchio’ ". Il team di Liu si è unito all'esperimento ‘UNCtau’ condotto nel 2011 presso i Laboratori Nazionali di Los Alamos. Il lavoro ha richiesto cinque anni per progettare, fabbricare, testare e installare le loro apparecchiature presso la sorgente di neutroni nei di Los Alamos, nel New Mexico, dopodiché il team ha iniziato a eseguire esperimenti e raccogliere dati.

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